雜散電流干擾和陰極保護(hù)作用下碳鋼腐蝕規(guī)律研究

鞠文金(中國石化銷售有限公司華南分公司深圳輸油管理處媽灣站， 廣東 深圳 518000)

雜散電流干擾和陰極保護(hù)作用下碳鋼腐蝕規(guī)律研究

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雜散電流是管道腐蝕的主要原因之一，陰極保護(hù)是常用的管道防腐技術(shù)，埋地碳鋼管道在運(yùn)行過程中若是防腐涂層破損，從而暴露出金屬機(jī)體后，有很大的可能會受到雜散電流、陰極保護(hù)的共同作用。準(zhǔn)確分析、充分認(rèn)識雜散電流干擾和陰極保護(hù)作用下的碳鋼腐蝕規(guī)律，可以為碳鋼管道的防腐工作提供良好的理論依據(jù)。本篇論文中，筆者主要對雜散電流干擾和陰極保護(hù)作用下的碳鋼腐蝕規(guī)律進(jìn)行了探討與分析，以供參考。

雜散電流干擾；陰極保護(hù)作用；碳鋼；腐蝕規(guī)律

碳鋼指的是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜2.11%的鐵碳合金，是一種應(yīng)用十分廣泛的金屬材料，在我國石油、天然氣管道中也有著較為普遍的應(yīng)用。在雜散電流干擾、陰極保護(hù)作用的雙重影響下，碳鋼腐蝕規(guī)律具有一定的復(fù)雜性，現(xiàn)階段來說，關(guān)于雜散電流干擾和陰極保護(hù)作用下碳鋼腐蝕規(guī)律方面的研究報道，相對來說較少。面對這樣的情況，本文中，筆者主要探討了雜散電流干擾、陰極保護(hù)電位數(shù)值變化雙重作用下的碳鋼腐蝕規(guī)律，以期能夠彌補(bǔ)這方面的空白，望可以為加強(qiáng)碳鋼管道的防腐工作提供一定的幫助。

1 雜散電流和陰極保護(hù)

雜散電流指的是，在非規(guī)定通路中流通的部分電流，通常情況下來源于高壓輸電線路、變電站、電氣化鐵路以及電焊與其他陰極保護(hù)系統(tǒng)[1]。雜散電流在從碳鋼管道流到電力設(shè)備的過程中，流出處的碳鋼管道帶正電，從而成為了腐蝕陽極區(qū)，通常為電化學(xué)腐蝕，從而使防腐涂層中的鐵原子丟失電子，變成了鐵離子。一般情況下，為了預(yù)防金屬管道的腐蝕，除了采用涂抹防腐涂層的措施之外，還會應(yīng)用陰極保護(hù)技術(shù)。陰極保護(hù)技術(shù)的原理是，在被保護(hù)金屬表面施加外加電流，從而將被保護(hù)金屬變成陰極，抑制因腐蝕而出現(xiàn)的電子遷移現(xiàn)象，從而達(dá)到減緩腐蝕速率、甚至避免腐蝕的目的。埋地碳鋼管道在運(yùn)行過程中若是防腐涂層破損，從而暴露出金屬機(jī)體后，有很大的可能會受到雜散電流、陰極保護(hù)的共同作用。

2 雜散電流干擾和陰極保護(hù)作用下碳鋼腐蝕規(guī)律研究

就現(xiàn)階段來說，關(guān)于雜散電流和陰極保護(hù)的雙重影響下碳鋼腐蝕規(guī)律方面的研究報道相對較少。相關(guān)研究報道之中[2]，將幾塊25厘米×2.6厘米涂有防腐涂層、涂層破損的碳鋼管當(dāng)作試樣，運(yùn)用先進(jìn)的交流阻抗技術(shù)，監(jiān)測陰極保護(hù)電位不同、雜散電流大小不同的狀況下，碳鋼管試樣的腐蝕行為。

在此基礎(chǔ)上，筆者的實驗中，對涂層破損的碳鋼管試樣進(jìn)行的陰極保護(hù)，電位為-850毫安，在此基礎(chǔ)上，施加不同大小的雜散電流，從而得到了不同雜散電流基礎(chǔ)上隨著時間改變的阻抗譜圖。通過對阻抗譜結(jié)果進(jìn)行分析，筆者發(fā)現(xiàn)，在時間逐漸延長的過程中，整體上來說阻抗變化趨勢依然逐漸增大，容抗弧半徑、低頻阻抗大小也介于單一施加陰極保護(hù)、單一施加雜散電流2種情況之前。這一結(jié)果說明，雜散電流存在的情況下，陰極保護(hù)也會給碳鋼管道產(chǎn)生一定的保護(hù)作用。同時，實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)雜散電流是200毫安的時候，單一施加雜散電流、同時施加雜散電流與陰極保護(hù)的圖譜表現(xiàn)非常相似，這一結(jié)果說明，在雜散電流是200毫安的前提下，電位為-850毫安的陰極保護(hù)對碳鋼管道的保護(hù)效果并不十分理想。將陰極保護(hù)電位改變?yōu)?1000毫安，同時施加大小不同的雜散電流，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與陰極保護(hù)電位為-850毫安、同時施加雜散電流的情況相比，陰極保護(hù)電位為-1000毫安、同時施加雜散電流的情況下，阻抗幅值增加幅度稍高一些，除此之外，當(dāng)雜散電流是200毫安的時候，電位為-1000毫安的陰極保護(hù)仍可以對碳鋼管道產(chǎn)生較為理想的保護(hù)效果。

通過監(jiān)測陰極保護(hù)電位不同、雜散電流大小不同的狀況下，碳鋼管試樣的腐蝕行為，通過對阻抗譜結(jié)果進(jìn)行分析，從而得到了雜散電流數(shù)值變化、陰極保護(hù)電位變化下碳鋼的腐蝕規(guī)律。具體如下：首先，不管是雜散電流單一存在，還是雜散電流、陰極保護(hù)共存，均有一個結(jié)果，那就是雜散電流的數(shù)值越大，那么腐蝕產(chǎn)物對碳鋼管道基體所產(chǎn)生的保護(hù)作用越小，與此相對應(yīng)的是極化電阻越小、碳鋼管道的腐蝕程度越重；其次，一定電位范圍之中，不管是陰極保護(hù)單一存在，還是雜散電流、陰極保護(hù)共存，均有一個結(jié)果，那就是陰極保護(hù)電位越小，那么其對碳鋼管道的保護(hù)效果也就越好。與此同時，在沒有雜散電流的情況下，陰極保護(hù)對碳鋼管道產(chǎn)生著良好的保護(hù)效果[3]。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著市場經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，石油、天然氣等能源型資源在我國的應(yīng)用范圍越來越大，因此，必須確保石油、天然氣管網(wǎng)的安全運(yùn)行。碳鋼管道在石油、天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)中占據(jù)著十分重要的地位，有效預(yù)防碳鋼管道腐蝕，有利于保障石油、天然氣管網(wǎng)的長期、穩(wěn)定、安全運(yùn)行。雜散電流是碳鋼管道腐蝕的主要原因之一，陰極保護(hù)是碳鋼管道的常用防腐技術(shù)，雜散電流干擾、陰極保護(hù)作用均會對碳鋼管道的腐蝕行為產(chǎn)生一定的影響，基于這樣的原因，加強(qiáng)對雜散電流干擾和陰極保護(hù)作用下碳鋼腐蝕規(guī)律的研究，具有十分重要的意義。

[1]祝酈偉,楊丙坤,劉敏,胡家秀,錢洲亥.Q235扁鋼接地材料雜散電流腐蝕行為研究[J].河北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2016，(05):494-500.

[2]查鑫堂,張建文,陳勝利,趙景茂,姜瑞景.雜散電流干擾和陰極保護(hù)作用下碳鋼腐蝕規(guī)律研究[J].表面技術(shù),2015，(12):12-18+26+8.

[3]汪川,曹公旺,潘辰,王振堯,劉淼然.碳鋼、耐候鋼在3種典型大氣環(huán)境中的腐蝕規(guī)律研究[J].中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報,2016，(01):39-46.

鞠文金(1970- )，男，廣東人 助理工程師 本科 主要從事輸油管道運(yùn)行管理工作。